UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

Cursos: Bacharelado em Ciência da Computação e Engenharia de Controle e Automação
Disciplina: TECC: Introdução à Robótica

2o. Semestre de 2006
Professor: Mario Fernando Montenegro Campos (mario@dcc.ufmg.br)
Sala 4013 (ICEx)

• O objetivo deste curso é abordar os princípios fundamentais da robótica e da robótica móvel. A robótica tem tido um papel cada vez mais relevante para o homem, na medida em que ela passa a colaborar em diversas tarefas essenciais, em particular no setor produtivo. Trata-se de uma área de pesquisa que é inerentemente multidisciplinar, e onde os conhecimentos de Computação além de fundamentais, são aplicados extensivamente.

• Não menos importante, o segundo objetivo do curso é prover ao aluno conceitos básicos de projeto completo de um “produto” que está em contato com o mundo real. Isso implica em uma melhor compreensão da distância que existe entre abstração e a implementação prática. Nesse sentido, durante o curso, os alunos estarão projetando e implementando robôs móveis para realizarem tarefas em um ambiente semi-estruturado, porém dinâmico. Esses robôs serão desenvolvidos em grupos de no mínimo 3 e no máximo 4 alunos. O material do curso será coberto por meio de aulas expositivas e de laboratório.

Conhecimento de álgebra linear, cálculo vetorial e física básica (especialmente mecânica clássica). O conteúdo de da disciplina Software Básico será útil. A linguagem de programação a ser utilizada no curso será C (ou C++) e MATLAB. Livros de Referência

• Craig, J.J., Introduction to Robotics – Mechanics and Control – 2nd. Ed., Addison-Wesley,Reading, MA, 1989, ISBN 0-201-09528-9.
• Martin, F. G., Robotic Explorations: An Introduction to Engineering Through Design, Prentice Hall; ISBN: 0-130-89568-7.

A avaliação do aprendizado se dará através de listas de exercícios, trabalhos práticos, uma prova e um projeto final. A distribuição de valores se encontra na tabela a seguir.

Na tabela acima, a variável P assume o valor 1 se o robô participar funcionalmente da competição final e 0 caso contrário.

As listas de exercícios deverão ser entregues pelo aluno na data marcada, no início da aula. Após o término da aula, o exercício será considerado atrasado e automaticamente será reduzido em 20% do valor. A nota será reduzida de 33% do valor total para um dia de atraso, 66% para dois dias de atraso, 99% para três dias de atraso. Não serão aceitos exercícios e trabalhos após o terceiro dia. Embora a discussão dos exercícios seja encorajada, a resolução e redação é estritamente individual.

A finalidade dos trabalhos práticos é a de se construir o conhecimento referente a cada um dos aspectos de um projeto maior, que será o desenvolvimento de um robô móvel capaz de executar com sucesso tarefas previamente especificadas. Sugerimos que cada detalhe e idéia, desde a concepção até a implementação, sejam anotadas em caderno de laboratório. É indispensável que o projeto seja acompanhado do planejamento dos testes. Testes deverão ser realizados de forma exaustiva para se garantir que o projeto está correto. Dessa maneira, ao se implementarem as soluções planejadas, os testes correspondentes (previamente planejados) serão aplicados para verificação. Implemente e teste pequenas porções do projeto maior. Lembre-se que embora tedioso, esse processo — consistente e sistemático — é a chave de uma implementação bem sucedida. Esses pequenos detalhes é que fazem a diferença! Os trabalhos práticos foram projetados de tal maneira a preparar para a competição final, que consistirá da integração dos diversos subsistemas de hardware (estrutura mecânica, sensores, atuadores) e software (controle do robô). Esses trabalhos serão realizados em grupo e deverão ser apresentados conforme instruções constantes na página do curso. Todos os membros do grupo deverão estar presentes na apresentação de cada trabalho prático. A participação individual de cada membro será avaliada.

Esse deverá ser o seu companheiro de todas as horas. Sugere-se que cada aluno tenha o seu próprio caderno. Recomenda-se fortemente que o caderno seja pequeno, tipo brochura (não deve ser espiral), de capa dura e com cerca de 80 páginas. Nele serão anotadas idéias de mecanismos, estratégias, algoritmos, etc. Figuras, fotos, gráficos e tabelas obtidos de calibração de sensores, podem ser colados diretamente nas páginas do caderno. Apesar do caderno não ser avaliado, a sua utilização é fortemente recomendada.

A competição será divulgada oportunamente. O projeto consistirá na construção de um robô móvel autônomo. A estrutura mecânica dos robôs será implementada com componentes da LEGO, e a parte eletrônica com micro-controladores e outros componentes eletrônicos. Esses robôs serão desenvolvidos em grupos de no mínimo 3 e no máximo 4 alunos. No dia da competição, cada grupo fará uma apresentação oral do seu robô, com poucas (~3) transparências, contendo:

• Descrição do hardware, detalhando acionamento, transmissão, etc., justificando as opções de projeto;
• Descrição dos sensores - justificando as opções de projeto;
• Descrição do software de controle, justificando as opções de projeto;
• Dificuldades encontradas.

A documentação, que faz parte integrante do projeto e também será avaliada, estará contida na página que cada grupo irá manter ao longo do curso. Cada grupo terá um login e uma senha que poderá utilizar para editar a respectiva página neste wiki. As atividades de cada semana deverão estar disponíveis a cada segunda-feira pela manhã. Um dos links da página deverá apontar para um arquivo compactado (.zip) contendo o “back-up” completo e atualizado da própria página. Cada grupo deverá ter um nome, pelo qual o seu robô também será conhecido. Toda a evolução do seu projeto deverá ser documentada com fotos digitais a serem incorporadas na página do grupo. Essas imagens deverão mostrar detalhes construtivos em ``close-up''. A página deverá conter uma foto dos membros do grupo.

- Jones, J. and Flynn, A.M., Mobile Robots – Inspiration to Implementation –A. K. Peters, Wellesley, MA, 1993, ISBN 1-56881-011-3.
- Asada, H. and Slotine, J.-J. E., Robot Analysis and Control, John Wiley and Sons, New York, 1986.
- Fu, K.S. and Gonzalez, R.C. and Lee, G.C.S., ROBOTICS: Control, Sensing, Vision and Intelligence, McGraw-Hill, New York, 1987.
- Paul, R.P., Robot Manipulators: Mathematics, Programming and Control, MIT Press, Cambridge, MA, 1981.
- Yoshikawa, T., Foundations of Robotics: Analysis and Control, MIT Press, 1990.
- Groover, M.P. and Weiss, M. and Nagel, R.N. and Odrey, N., ROBÓTICA: Tecnologia e Programação, McGraw-Hill, São Paulo, 1989.